02第三节时距曲线之多层介质反射波时距曲线

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地震勘探系列课件(中南大学)—第三章 地震波的时距关系

地震勘探系列课件(中南大学)—第三章 地震波的时距关系
2 x 2 Z 1 − (V1 / V2 ) = + V2 V1

当 x = 0 时,
2Z 1 − (V1 / V2 ) 2 t0 = V1

x ∴ t = t0 + V2
可见,折射波时距曲线也为 直线 ,其斜率 为1/V2 。 直线,其 斜率为 或截距时”,它是折射波时距曲线延伸 式中:t0 为“交叉时 交叉时或 到 t 轴与 t 轴的交点所对应的时间。因此,可以很方便地利用 直达波和折射波时距曲线的斜率求出 V1、V2,同时,将折射波 为: 时距曲线延伸到 t 轴求出交叉时 t0 ,则界面埋深 界面埋深为:
第三章 地震波的时距关系
本章重点:
★ 时距曲线的定义 ★ 不同介质、不同界面形态下的直达波、 折射波、反射波、特殊波的时距关系。 性 质:掌握 目 的:深入了解运动学特征,便于掌握勘探方法
� 地震波的时距关系 :地震波在传播过程中,波前的空间位置与
其传播时间之间的几何关系(即地震波的时距关系)。
� 作用:通过研究地震波的时距关系,深入了解地震波的运动学特
依次排列在一起所形成的图形。
� 同相轴:地震记录中各地震道的波
形曲线上波峰(或波谷)的规则排列。
� 时距曲线:在一维测线上观测得到
的时距关系所构成的曲线。亦可描述 为:各道的同相轴时间 t 与其对应的 炮检距 x 所展现出的 t - x 关系曲线。
典型地震记录( 1)
典型地震记录( 2)
第一节 直达波及折射波时距曲线
,则在O点激发,OO'段接收时的折射波时距 � 采用相遇观测系统 相遇观测系统,则在 曲线为:
t= OM + PO′ MP + V1 V2 Z + Z 下 OQ − ( Z 上 + Z 下 )tgi = 上 + V1 cos i V2 x ⋅ cos ϕ Z 上 + Z 下 x ⋅ sin( i + ϕ ) 2 Z 上 = + cos i = + cos i V2 V1 V1 V1

连续介质中波的时间场和反射波的时距曲线-7页文档资料

连续介质中波的时间场和反射波的时距曲线-7页文档资料

七、连续介质中波的时间场和反射波的时距曲线1.讨论连续介质的思路V=V(z)叫连续介质,用微分的思想,将连续介质分成很多厚度为△h的水平薄层,利用水平层状介质的有关结论,然后令△h→0,速度就变成了连续函数,层状介质便过渡为连续介质。

0 tz2.连续介质V=V(Z)中波的射线和等时线方程(1)均匀介质中波的射线和等时线方程射线方程αx⋅=(x,z的关系)ztg等时线方程:2)22+(x,z,t的关系)x=z(Vt(2)连续介质中波的射线方程(3)3(1) 射线方程将)1(0z V V β+=代入)342.6('-,得0α——射线在震源处与Z 轴的夹角。

华北地区0V =1810m/sβ=0.00026/m特点:线性介质中波的射线是圆弧,圆心在Z=-β1直线上变动提问:①波在线性介质中走什么样的路径?波从O →B 是走直线吗?②波在线性介质中的等时线是什么样的?与均匀介质中的情况比较。

4.线性连续介质中的直达波和反射波h),(''t x P C V =2 R zP58 图6.2-12为什么反射波上下路径对称?(1)直达波(回折波)——指波从震源发出没有碰上界面的作用,直接传播到地面的波,因波线是圆弧,故线性介质中的直达波又叫回折波,每条射线都有一处穿透深度最大。

当h Z ≤max 时,形成回折波。

当h Z ≥max 时,形成反射波。

max Z ——最大穿透深度。

h ——界面的埋深。

(2)回折波的时距曲线方程将观测线方程z=0代入等时线方程(6.2-37)中,得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=121220x ch arc V t ββ P58 (3) 反射波的时距曲线将观测线方程z=h 代入等时线方程(6.2-37)中,得到波从O →),(''t x P 用时't 与'x 的关系:再将''22t t x x ==代入上式,得波从O →P →G 的用时t 与x 的关系,即时距曲线: (4) 时距曲线的特点①只在OA 内才能收到反射波和回折波。

地震波的时距曲线

地震波的时距曲线

正常时差:任一接收点的反射波旅行 时间tX 和同一反射界面的t0之差。
tn t x t0 t0
1 X 2 t0 2V 2
t0
正常时差精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下,用二项式展开可以得到简 单的近似公式,以后讨论某些问题时经常用到。
tx t0
1

x2 v2t02
越平缓,曲率越小。
从视速度的角度考虑时距曲线的弯曲情况
视速度定理
t

s v

s' v*
s sin
s'
v* vs' v
s sin
A
△ S‘ B


△ t,△s
由此式可见,视速度一方面反映真速
度,另方面又受传播方向影响,故也 成为识别各种地震波的特征之一。
反射波时距曲线
A工区
B工区
什么情况下直达波的时距离曲线不是直线?
共炮点反射
同一炮点不同接收点 上的反射波,即单炮 记录,也称同炮点道 集。在野外的数据采 集原始记录中,常以 这种记录形式。
可分单边放炮和中间 放炮。
共反射点反射 另一种方式是在许多炮得到的许多张地震记录 上,把同属于某一个反射点的道选出来,组成 一个共反射点道集,于是可得到界面上某个反 射点的共反射点记录。

t0

1


x2 2v2t02
Leabharlann t0x2 2v2t0
x 1 vt0
x2 tn tx t0 2v2t0
结论:
a)、炮检距越大正常时差越大;
b)、反射深度越深正常时差越小;
c)、速度越大正常时差越小。

时距曲线

时距曲线

三、地震波传播的规律
1、反射和透射 当波入射到2种介质分界面时,会发生反射 和透射。
第一种介质 1v1
第二种介质 2v2
(波阻抗)
当 1v1 2v2 时: 地震波才会发生反射。
2.反射定律和透射定律
入射面:入射线和法线NP所确定的平面垂 直分界面叫入射面。
反射定律:反射线位于入射面内,反射角等
开始出现“全反射”时的入射角叫临界角
c , sinc

v1 v2
斯奈尔(Snell)定律:
对于水平层状介质,各层的纵波,横波 速度分别用
vp1 ,vs1 ,vpi ,vsi
表示入射波为纵波,入射角为 p1,各层纵 横波的反射角和透射角分别用pi ,si 表示,
则:
SIN( p1) SIN(s1) SIN( p2) SIN(s2) ...... SIN( pi ) SIN(si ) P
t 1 v
x2 2xxm 4h2
又 xm 2hsin
t 1 x2 4h2 4hxsin
v
倾斜界面反射波时距曲线方程 (上倾方向与x正向一致)。
如上倾方向与x正向相反:
xm

2h s in 得:t

1 v
x2 4h2 4hxsin
由曲线方程可知:t与x,h,,v 存在明确的内在 联系。
如果通过观测,得到一个界面反射波时距曲 线,由时距曲线方程给出关系,可求出界面 深度 h,,v0 ,这就是利用反射波发研究地下 地质构造的基本依据。
四、时距曲线特点
t2

4h2 v2

4hx s in
v2

x2 v2

t2

地震波运动学多层介质反射波时距曲线

地震波运动学多层介质反射波时距曲线

v1
v2
vi
第二种方法是采用平均速度法。即把某一个界面以上的介质用具有平
均速度vav和厚度为H的均匀介质来代替。用下面公式 计算该界面的反 射波时距曲线。
t平均

1 vav
x2 4H 2
n
hi
n
其中vav
i 1
n ( hi )
,
H

hi
i 1
v i1 i
25-25
Seismic Wave Kinetics
用引入平均速度的办法,就可以把三层介质问题转化为均匀介质 问题,并可以把三层介质的时距曲线近似地看成双曲线。
引入平均速度是对层状介质的一种简化方案。它的准则是两种情 况下t0相等,或者说两条时距曲线在(x=0;t=t0)点重合。
实际地层剖面中,不只三层而是很多层,这时仍可以用上述方法, 用不同的平均速度值,把各个界面的上覆介质简化为均匀介质,
计算地震波传播的总时间t,以及 相应的接收点离开激发点距离x。
当计算出一系列(t、x)值后,就 可具体画出R2界面反射波时距曲 线。
25-8
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
下面找出计算(t,x)的公式。波从震源 O出发,透过界面R1,其传播方向必然满 足透射定律,即:
在地震勘探中对客观存在复杂的地层剖面,根据对问题研 究的深入程度,对成果精度的要求等因素,建立了多种地 层介质结构模型,主要有三种:
• 均匀介质
• 层状介质
• 连续介质
25-3
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
均匀介质 所谓均匀介质是认为反射界面R以上的介质是均 匀的,即层内介质的物理性质不变,地震波传播速度是一 个常数v。界面R是平面,界面可以是水平的或倾斜的。

地震勘探-地震波的时距曲线

地震勘探-地震波的时距曲线
tV 1 x24h0 24h0xsintOM
式中h0是激发点O处界面的法线深度;tR’M=2hM/V,hM是 炮检中点M处界面的法线深度。但是,因为ф和hM都未 知,无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量。
实际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的 动校正量。
t' 1 V
x24h02 t0
)
同理可得:
x24hxsin
ts, t0(1
8h2
)
倾角时差:
td tsts,
2xsin
V
显然根据倾角时差可估算界面的倾角:
sin 1 tdV
2x
6、动校正
1)定义:将反射波旅行时,校正到炮检距中点的自 激自收时间的过程。
2) 水平界面的动校正量
x2 t t t0 2V2t0
3)倾斜界面(当倾角不太大,炮检距较小,界面较
2 三层水平介质反射波时距曲线
• 如果在O点激发,在测线OX上观 测,R2界面的反射波时距曲线有 什么特点呢?
• 因为R2界面上部有两层介质,已 不能用虚震源原理简单地推导出 时距曲线方程。
• 沿着从不同入射角α入射到第一个 界面R1,然后再透射到R2界面反射 回地面的各条射线路程。
• 计算地震波传播的总时间t,以及 相应的接收点离开激发点距离x。
tn
tx
t0
x2 2v2t0
x 1 v t0
结论:
a)、炮检距越大正常时差越大;
b)、反射深度越深正常时差越小;
c)、速度越大正常时差曲线的几何形态与地下反射界面的起伏 形态有了直接的联系。
txtnt0
2) 速度分析的基础
O
校正速度偏低
校正过量
x 校正速度正确

第三章地震波的时距关系

第三章地震波的时距关系

2
Va下
Va上
1 (sin 1 V1 sin 1 V1 )
2
Va下
Va上
利用上式就可以求出临界角i和界面倾角φ。 (4)互换时间
互换原理:O1激发、O2接收,同O2激发、O1接收,路径都是 O1ABO2,两个特定点处折射波的旅行时间完全相等。
两点时间用T表示,称互换时间。
在上下倾方向分别激发和接收,称相遇观测,得到的二支时 距曲线称相遇时距曲线。 (5)界面倾角的影响
2 cosiຫໍສະໝຸດ 由此,可用直达波和折射波时距曲线得出V1、V2、t0,按式上式 计算出震源点下界面埋深h。
此外,盲区为 X m 2htgi
2.
三层模型如图表示:
V3>V2>V1 图中,OABCDS是在界面R2上 产生折射波的射线路程。在B点形成
折射波,则入射角必须满足界面R2的 临界角,据斯奈定律得
X2 V2
t02
t0
1 X 2 t 0 2V 2
正常时差:任一接收点的反射波旅行时间tX 和同一反射界面的
双程垂直时间t0的差
X2
t n t x t 0 t 0
1 t 0 2V 2
t0
当t02V2 ﹥﹥X2时,即2h﹥﹥X时,二项式展开,略高次项
上式tn表明t0,[1正常12时(t差0X2可V2 用2 )抛物81 函( t0数X2V逼2 2近) 2。 ] t0
当h2=7.5m 时,P1、P121、P12321三条曲线交于A点,过A点后 (h2≤7.5m),折射波再不能以初至波的形式出现,即中间层 由初至层蜕变为隐伏层。
因而从初至波时距曲线看,也只是假两层的情况。和低速夹层的 影响相似,同样不可能进行正确的解释。
四、倾斜界面折射波时距曲线

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

第二章 地震波的时距曲线在地震勘探工作中,每激发一次人工地震,都要在多个检波点接收地震信号。

炮点和检波点都沿一条直测线布置,炮点到任意检波点的距离称炮检距x ,相邻检波点的距离叫道间距Δx ,来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点,从而形成一张如图所示的地震记录。

图中横坐标表示地震波旅行时间t ,纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称炮检距x ,每一条波动曲线是一道地震记录,它反映出一个检波点的振动过程。

来自同一界面的反射波(或折射波)以一定的视速度规律依次到达个检波点,在地震记录中表现为振动极值的规则排列,各道地震记录波按一定规则排列,形成同相轴(它是相同相位点的连线形成的图形)。

同相轴反映出地震波的旅行时间t 与炮检距x 的函数关系。

将它表示在t-x 直角坐标系中,称为地震波的时距曲线。

不同种类的地震波,其时距曲线的形状不同。

如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等都有自己特有的形状。

每一类特定的时距曲线,其曲线参数与地下介质的纵波速度v 及地震界面的产状有着直接的关系。

第一节 反射波的时距曲线一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线(一)直达波的时距曲线从震源出发,不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直达波。

当震源深度为零时,直达波沿测线传播,旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为)1.1.2(1v x t ±= 是两条经过原点的、斜率为1/v 1的两条直线。

如图2.1-1,根据直达波时距曲线的斜率,可以求取界面上层介质的波速v 1。

图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线(二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差由图2.1-1,若界面埋深为h, 炮点0为激发点,到达界面R 点后反射到地面的s 点,设s 点的炮检距为x ,为计算方便,做炮点0关于界面的镜像点0*,称为虚震源,根据图2.1-1的几何关系,反射波旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为)2.1.2(4102211*x h v v RS t +== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间,102v h t = 则(2.1.1)式可改写为)2.1.2()(2122022120′+=+=v x t t v x t t 或 式(2.1.2)就是水平界面反射波的时距曲线,可化简为以下的标准双曲线方程)2.1.2(1422202′′=−h x t t综上所述:1.反射波时距曲线在x-t 坐标系是双曲线,其极小点在炮点正上方;2.在x 2-t 2坐标系,反射波时距曲线是直线,直线的斜率为1/v 12, 利用直线的斜率可求界面上方介质的速度;3.反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。

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单个倾斜反射层的时距曲线 也为双曲线,但双曲线顶点 位置位于倾斜界面的上倾方 向(虚源点正上方)。双曲线 的曲率随速度增大而减小。
倾角时差
(DMO: dip moveout)
第三节 多层介质反射波时距曲线
地面
速度V
均匀介质模型
第三节 多层介质反射波时距曲线
地面
V1 R1
V2 R2
V3 R3
V4 R4
t
2
OA v1
AB v2
2 v1
h1
cos 1
v2
h2
cos 2
同样得到 OC 距离
x 2h1tg 1 h2tg 2
透过定律:sin 1 sin 2 P
v1
v2
cos i
1
P
2
v
2 i
( cos
1 sin 2 )
xt 22vv11
h1
1P2v12 v2
h1Pv1 1P2v12 v2
S1 S2 S3 S4
CMP R4 R3 R2 R1
CDP
5. 共炮检距道集(COP,Common Offset Point)
OFFSET
CMP
6. 共反射点道集(CRP,Common Reflecting Point) 7. 共成像点道集(CIP, Common Imaging Point) 8. 共聚焦点道集(CFP, Common Focusing Point)
关于数据集
1. 共炮点道集(CSP,Common Shot Point)
炮检距
偏移距
S
R1 R2 R3 … Rn
2. 共接收点道集(CRP,Common Receiver Point)
R
S1 S2 S3 … Sn
3. 共中心点道集(CMP,Common Middle Point) 4. 共深度点道集(CDP,Common Depth Point)
动校正(正常时差校正)
炮检距越大 正常时差越 大,反射深 度越深正常
t t t x2 0 2v2t
0
t
时差越小,
速度越大正
常时差越小。
S ' M’ O MM S
h
D
B A
x
R
O * (虚震源点)
倾斜界面时距曲线
一般表达式为:
t 1 x2 4h2 4hxsin
v
据此式可求出v、h、
反射波的时距曲线和界面关系
即时距曲线可表示为:
t1 v
n
hi
n
4h2 x2 ,其中v
i1
n i1
hi vi
,h
hi
i1
入 射 角较 小 ( 在 激 发 点 附 近收接) 时
这 种 假 设 后 的 时 距 曲与线实 际 基 本 吻 合


t
n
2 i 1
v i
x
n
2
h i
1
P
v2 2 i
两式进行二项式展开并
h Pv
t
n
2
hi
v i1 1 P 2v 2
i
i
x
n
2 x i 1 i
n
2 h tg i1 i
n
2
i
i 1
x
n
2
h Pv
i
i
1 P v i1
22
i
h Pv
i
i
1 P2v2 i
上两式即为以 P为参数表示的时距曲线
方程的一般表达式
②当把n层以上作为一个以 v 为速度的
一层均匀介质时,可以近似的作为一 水平界面对待
V5 R5
水平层状介质模型
第三节 多层介质反射波时距曲线
地面 速度是深度的函数V(z)
速度是常数V2
连续介质模型
第三节 多层介质反射波时距曲线
1、设地下有三层
水平介质且分
别有 1、 v1 、 2 、 v2与厚度h1、 h2,在O点激发,
在OC接收
1 v1 h1
2 v2 h2
虚震源?
C点观测到的R2界面的反射时间
i
i
1 P v i1
22
i
t
n
2 i 1
t
i
1
1 2
P 2v2 i
t 0
n
i 1
t P 2v2
i
i

x
n
2 i 1
h Pv
i
i
1
1 2
P
v2 2 i
n
n
x 2 Pv 2t P 3v 4t
i 1
ii
i 1
ii
令t
h i
iv
i
将 t、 x式分别平方,略去 Pv i高次项 两式相除消去 P 得:
水平界面情况 t
O*A AS
S'
h
B
t2 (2h )2
x2 (2h)2
1
v
O MS
x
D A
R
O * (虚震源点)
二项式展开得:
t
t 0 {1
1 2
(x vt 0
)2
1 8
(x vt 0
)4
}
t 0 [1
1 2
(x vt 0
) 2 ]( 略去高二次项
)
(NMO: Normal MoveOut)
连续介质中地震波运动学
一、地震波在连续介质时的射线与等时线方程 设地下有一半无限空间连续介质,其波速随深度连续变化,即 v=v(z)
t2
t
2 0
x2
v
2
( 双曲线
)
i1
n
ti
i1
1
n
t
i
v
2 i
2
其中
v
i1 n
, v 为均方根速度
ti
i1
n
2
t2 2t
x2
t2 x2
i1 i
n tv2 i1 i i
n
v 0
2
rm s
t i1 i
在多层水平层状介质情况下,当入射角较小时即炮检距较小时, 可用均方根速度代替反射界面以上的多层介质的速度,把介质 假想为具有均方根速度的均匀介质。反射波时距曲线仍近似为 双曲线。当炮检距 x和反射深度h之比x/h<0.5时,这种假设引 起的误差很小,随着炮检距的增大误差增大。这意味着在激发 点附近用均方根速度引入的双曲线和实际的高次曲线比较接近, 而远离震源实际的高次曲线和双曲线偏离较大。
t2
t
2 0
x 2 ,其中
v
2
v 为均方根速度

t
2
x 2
t
2 0
2t0 P
n
4P2
i 1
n
2
t
i
v
2 i
i1 , 两式相除得
t
i
v
2
t0
n
2
t
i
v
2 i
2 ti
i1
其中
n
2
t
i
v
2 i
i1
i1
n
t 0 2 t i i1
t2
t
2 0
x2
n
,因此
t
i
v
2 i
S3 S2 S1 CMP R1 R2 R3 S3 S2 S1
CMP R1 R2 R3
CDP
第四章 地震波的时距曲线 TDC(Time Distance Curve)
t0 时距曲线(面) 直达波时距曲线特点 水平(倾斜)界面反射波时距曲线 上(下)倾
x
O 曲率大
t
曲率小 直达波时距曲线为过原点的一直线,直线的斜率为速度的倒数 单个水平反射波时距曲线为一双曲线,双曲线顶点位于(0,t0), 直达波为双曲线的渐近线,速度越大,双曲线越平缓,曲率越小。
h2
1P2v22






h2Pv2
1P2v22
曲线形状是?双曲线?
⒉当地下有n层水平介质时
H1 v1 H2 v2 H3 v3 H4 v4 H5 v5
……
o
h1 1 1
A 1 2 h2
A2 h n1
hn
n1 n
An
z
Sx
V1
R1 V2
R2
R n1 Vn
Rn
①时距曲线方程表示式为(一般表达式)
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